Компьютерная система на основе света может дать мощный толчок программам машинного обучения типа ChatGPT
Компьютерные системы на основе света — новая технология, разработанная командой ученых из Массачусетского технологического института (MIT), которая может значительно повысить мощность и эффективность программ машинного обучения, таких как ChatGPT. На данный момент нейросети такого типа ограниченны размерами и мощностью современных суперкомпьютеров, которые требуют большого количества энергии для обучения и запуска моделей машинного обучения.
Система на основе света, представленная в журнале Nature Photonics в этом месяце, использует сотни микронных лазеров для выполнения вычислений на основе движения света, а не электронов. С помощью этой системы команда сообщает о более чем 100-кратном увеличении энергоэффективности и 25-кратном увеличении вычислительной плотности, то есть меры мощности системы, по сравнению с передовыми цифровыми компьютерами для машинного обучения.
В статье авторы утверждают, что новая технология открывает путь к крупномасштабным оптоэлектронным процессорам для ускорения задач машинного обучения. Другими словами, мобильные телефоны и другие небольшие устройства в будущем смогут запускать программы, которые в настоящее время могут быть запущены только в крупных центрах обработки данных.
Создание такой системы на оптической основе стало возможным благодаря использованию лазерных массивов, которые широко используются в современной технологии, например, для распознавания лиц в сотовых телефонах и передачи данных.
— Зайджун Чен, первый автор работы, доцент Университета Южной Калифорнии.
— Дирк Энглунд, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук MIT и руководитель работы.
Оптическая вычислительная система состоит из двух основных компонентов: лазерных массивов и фотодетекторов. Лазерные массивы — это наборы микронных лазеров, которые могут генерировать и модулировать свет разных цветов и интенсивностей. Фотодетекторы — это устройства, которые могут преобразовывать свет в электрические сигналы.
Комбинируя эти компоненты, система может выполнять различные математические операции, необходимые для машинного обучения, такие как сложение, умножение, скалярное произведение и матричное умножение.
Преимущество системы на основе света заключается в том, что она может параллельно обрабатывать большое количество данных с высокой скоростью и низким энергопотреблением. Свет может перемещаться быстрее, чем электроны, и не подвержен тепловым потерям или электромагнитным помехам. Кроме того, свет может нести больше информации, чем электрический сигнал, поскольку он может иметь разные длины волн, фазы и поляризации. Это позволяет системе на основе света использовать меньше ресурсов для выполнения тех же задач, что и цифровые компьютеры.
Система на основе света может быть применена к различным типам программ машинного обучения, в том числе и, к таким как ChatGPT. ChatGPT основан на архитектуре нейронной сети, называемой трансформером, которая состоит из множества слоев обработки данных.
Каждый слой трансформера использует матричные операции для извлечения признаков из входных данных и генерации выходных данных. Система на основе света может эффективно выполнять эти операции с помощью лазерных массивов и фотодетекторов. Таким образом, система на основе света может увеличить размер и сложность модели ChatGPT, а также ускорить ее обучение и запуск.
В своей работе авторы наглядно демонстрируют, что компьютерная система на основе света — это перспективная технология для улучшения мощности и эффективности программ машинного обучения. Она может открыть новые возможности для искусственного интеллекта и его приложений в различных областях.
Новая эра оптических вычислений
Система на основе света, представленная в журнале Nature Photonics в этом месяце, использует сотни микронных лазеров для выполнения вычислений на основе движения света, а не электронов. С помощью этой системы команда сообщает о более чем 100-кратном увеличении энергоэффективности и 25-кратном увеличении вычислительной плотности, то есть меры мощности системы, по сравнению с передовыми цифровыми компьютерами для машинного обучения.
В статье авторы утверждают, что новая технология открывает путь к крупномасштабным оптоэлектронным процессорам для ускорения задач машинного обучения. Другими словами, мобильные телефоны и другие небольшие устройства в будущем смогут запускать программы, которые в настоящее время могут быть запущены только в крупных центрах обработки данных.
Создание такой системы на оптической основе стало возможным благодаря использованию лазерных массивов, которые широко используются в современной технологии, например, для распознавания лиц в сотовых телефонах и передачи данных.
Мы ожидаем, что она может быть масштабирована для коммерческого использования в течение нескольких лет. Например, лазерные массивы, задействованные в этом проекте, широко используются в распознавании лиц сотовых телефонов и передаче данных
— Зайджун Чен, первый автор работы, доцент Университета Южной Калифорнии.
ChatGPT ограничен своим размером мощностью современных суперкомпьютеров. Это просто не экономически выгодно обучать модели, которые будут больше. Наша новая технология может сделать возможным переход к моделям машинного обучения, которые иначе были бы недостижимы в ближайшем будущем. Мы не знаем, какие возможности будет иметь следующее поколение ChatGPT, если оно будет в 100 раз мощнее, но это область открытий, которую может позволить такая технология
— Дирк Энглунд, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук MIT и руководитель работы.
Как работает вычислительная система на основе света и почему она так эффективна для машинного обучения?
Оптическая вычислительная система состоит из двух основных компонентов: лазерных массивов и фотодетекторов. Лазерные массивы — это наборы микронных лазеров, которые могут генерировать и модулировать свет разных цветов и интенсивностей. Фотодетекторы — это устройства, которые могут преобразовывать свет в электрические сигналы.
Комбинируя эти компоненты, система может выполнять различные математические операции, необходимые для машинного обучения, такие как сложение, умножение, скалярное произведение и матричное умножение.
Преимущество системы на основе света заключается в том, что она может параллельно обрабатывать большое количество данных с высокой скоростью и низким энергопотреблением. Свет может перемещаться быстрее, чем электроны, и не подвержен тепловым потерям или электромагнитным помехам. Кроме того, свет может нести больше информации, чем электрический сигнал, поскольку он может иметь разные длины волн, фазы и поляризации. Это позволяет системе на основе света использовать меньше ресурсов для выполнения тех же задач, что и цифровые компьютеры.
Система на основе света может быть применена к различным типам программ машинного обучения, в том числе и, к таким как ChatGPT. ChatGPT основан на архитектуре нейронной сети, называемой трансформером, которая состоит из множества слоев обработки данных.
Каждый слой трансформера использует матричные операции для извлечения признаков из входных данных и генерации выходных данных. Система на основе света может эффективно выполнять эти операции с помощью лазерных массивов и фотодетекторов. Таким образом, система на основе света может увеличить размер и сложность модели ChatGPT, а также ускорить ее обучение и запуск.
В своей работе авторы наглядно демонстрируют, что компьютерная система на основе света — это перспективная технология для улучшения мощности и эффективности программ машинного обучения. Она может открыть новые возможности для искусственного интеллекта и его приложений в различных областях.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками
Сейсмологи рассказали, что наблюдения за космическими приливами, поможет предсказывать мегаземлетрясения, цунами и даже извержения вулканов...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...